Aptidão de lamelas termo-modificadas de Pinus taeda L. para a produção de madeira laminada colada (MLC)

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Henrique Farias de Medeiros Coorientador: Prof. Dr. Jorge Luis Monteiro de Matos Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil. Defesa : Curitiba, 10/04/2019 Inclui referências: p. 79-89 Área de concentração: Materiais e Estruturas Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a aptidão da madeira de Pinus taeda L. termomodificada para a função de lamelas e posterior confecção de produtos de madeira laminada colada. O material foi termomodificado em três patamares de temperatura (160, 180 e 200°C), respeitando as diretrizes do documento de patente: Processo de modificação térmica por irradiação de calor, para a melhora da estabilidade dimensional e da durabilidade biológica de madeira sólida (INPI - PI0902138-8 A2). Na sequência, foram determinadas as propriedades físicas (perda de massa, teor de umidade de equilíbrio, estabilidade dimensional, densidade aparente e molhabilidade) e mecânicas (resistência à compressão, resistência à flexão e resistência ao cisalhamento) das amostras testemunha e do material termomodificado. Também foram aplicadas as técnicas não-destrutivas de ultrassom e ondas de tensão, visando estabelecer correlações com propriedades das madeiras termomodificadas determinadas pelos ensaios mecânicos destrutivos. Foi observada uma redução no teor de umidade de equilíbrio para todas as temperaturas aplicadas, alteração positiva que indica uma redução da higroscopicidade do material. Somente o tratamento a 200°C resultou em uma melhora na estabilidade dimensional do material, o qual ocasionou uma menor taxa de absorção de água e variação volumétrica. O tratamento a 200°C também se destacou na alteração da molhabilidade do material, evidenciado pelo aumento nos ângulos de contato. A densidade aparente a 0% de umidade do material não se alterou entre os diferentes tratamentos térmicos. Em relação às propriedades mecânicas foi observado um aumento na resistência à compressão paralela às fibras, apesar do módulo de ruptura (MOR) e o módulo de elasticidade (MOE), na flexão estática, não se alterarem devido à modificação térmica. Apenas o tratamento a 200°C foi prejudicial à adesividade do material, enquanto que a modificação térmica a 160 e 180°C não ocasionou reduções na resistência ao cisalhamento na linha de cola, indicando a possibilidade de uso de material termomodificado em produtos de madeira que passem por processo de colagem. Além disso, os valores de módulo de elasticidade dinâmico determinados a partir das técnicas não-destrutivas de ultrassom e ondas de tensão (Stress Wave Timer) apresentaram fortes correlações com o módulo de elasticidade estático (MOE), determinado pelo ensaio destrutivo de resistência à flexão estática, evidenciando a possibilidade de utilizar tais técnicas para a estimativa de propriedades mecânicas de madeiras nas quais tenha sido aplicado um processo de modificação térmica. Palavras-chaves: Modificação térmica. Propriedades físicas e mecânicas. Adesividade. Abstract: The present work aims to evaluate the ability of thermally modified Pinus taeda L. wood for the function of lamellae and later confection of glulam products. The material was heated in three temperature stages (160°C, 180°C and 200°C), respecting the guidelines of the patent document: Thermal modifying process by heat irradiation, for the improvement of dimensional stability and durability solid wood (INPI - PI0902138-8 A2). Afterwards, physical properties (mass loss, equilibrium moisture content, dimensional stability, apparent density at 0% moisture content and wettability) and mechanical properties (compression parallel to grain strength, static bending strength and shear strength in the glue line) were determined for thermally treated and untreated material. Non-destructive techniques of ultrasound and Stress Wave Timer were also applied in order to establish correlations with the modified woods mechanical properties determined by destructive mechanical tests. A reduction in equilibrium moisture content was observed for allapplied temperature, a positive change indicating a reduction in the hygroscopicity of the material. Only the treatment at 200°C resulted in an improvement in the dimensional stability of the material, which a lower rate of water absorption and volumetric variation. The treatment at 200°C also altered the wettability of the material, evidenced by the increase in the contact angles. The apparent density at 0% moisture content of the material did not change due to the different heat treatments. Regarding mechanical properties, an increase in the compressive strength parallel to the fibers was observed with the heat treatment although the modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE), at static bending, did not change due the thermal modification. Only the treatment at200°C was detrimental to the adhesiveness of the material, whereas the thermal modification at 160 and 180°C did not cause reductions in the shear strength in the glue line, indicating the possibility of using thermo-modified material in wood products that pass through a bonding process. Besides that, dynamic modulus of elasticity values, determined from the nondestructive techniques of ultrasound and Stress Wave Timer had strong correlations with the static modulus of elasticity (MOE), determined by the destructive test of static bending, showing the possibility of using such techniques for the estimation of mechanical properties of heat-treated wood. Keywords: Thermal modification. Physical and Mechanical properties. Adhesion.